[發明專利]一種基于改進L形探針饋電結構的新型透射式相控陣天線

有效

• 申請號: 202010065952.7
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111262028B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 王敏;胡南;謝文青;陳正川
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學;北京星英聯微波科技有限責任公司
• 主分類號: H01Q1/50
• 分類號: H01Q1/50;H01Q3/38;H01Q13/02;H01Q21/00
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發明涉及一種基于改進L形探針饋電結構的新型透射式相控陣天線，屬于天線技術領域。該天線包括：初級饋源、天線支撐結構和天線陣面，天線陣面由多個周期性排列的相控單元構成，相控單元自上而下包括第一介質板、第一金屬層、第二介質板、第二金屬層、第三介質板、第三金屬層、第四介質板、第四金屬層、第五層介質板和第五金屬層；第二金屬層通過第一導體連接桿與第三金屬層相連，通過第三導體連接桿與第五金屬層相連；第四金屬層通過第二導體連接桿與第五金屬層相連。本發明減小掃描波束的增益損耗，提高了天線的輻射性能，降低了波束掃描系統的成本。

技術領域

本發明屬于天線技術領域，涉及一種基于改進L形探針饋電結構的新型透射式相控陣天線。

背景技術

新型透射式相控陣天線作為一種高增益相控天線，由于相位控制機制簡單，已成為研究熱點之一。相控單元通過集成可控元件，如PIN二極管、射頻MEMS開關和變容二極管，形成動態的相位控制機制，具有相位補償能力。相比于反射式系統，透射式系統沒有饋源遮擋，系統集成度高，容易實現共形。

在新型透射式相控陣天線相控單元設計中，基于變容二極管的連續相位設計或基于開關型元件的多比特相位設計具有高的相位量化精度，相位誤差小。多比特相控（N≥3）或連續相控通常需要在有限的相控單元尺寸下（通常為半波長）集成多個控制元件，增加了系統的復雜性、成本以及損耗，對于毫米波和更高頻段，系統設計難度會更大。對于大口徑的相控陣天線來言，偏置電路的設計是極具挑戰性的，因此天線相控單元設計采用1比特相位量化被認為是輻射性能和復雜性、成本的較好權衡。

在已發表的1比特新型透射式相控陣天線設計中，相控單元設計復雜，損耗大，帶寬窄。此外，樣機存在口面效率低以及旁瓣電平高等問題。為了改善相控單元性能以及提高天線的輻射性能，本發明提出一種全新的相控單元設計方法。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于改進L形探針饋電結構的新型透射式相控陣天線，突破傳統相控陣天線的技術局限，實現快速波束掃描和靈活波束捷變等功能，從而實現高性能、低成本、輕薄易共形的新型透射式相控陣天線。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于改進L形探針饋電結構的新型透射式相控陣天線，包括：

初級饋源，用于發射或者接收電磁波；

天線陣面，由多個周期性排列的相控單元構成，用于將饋源發出的球面波轉換為平面波，或者將平面波接收并匯聚到初級饋源內；

天線支撐結構，位于波紋喇叭與天線陣面之間，用于固定初級饋源與天線陣面的相對位置；

所述相控單元自上而下包括第一介質板（1）、第一金屬層（2）、第二介質板（3）、第二金屬層（4）、第三介質板（5）、第三金屬層（6）、第四介質板（7）、第四金屬層（8）、第五層介質板（9）和第五金屬層（10）；所述第二金屬層（4）通過第一導體連接桿與第三金屬層（6）相連，通過第三導體連接桿與第五金屬層（10）相連；所述第四金屬層（8）通過第二導體連接桿與第五金屬層（10）相連。

進一步，所述第二金屬層（4）設置有L形微帶耦合傳輸線（221）和兩條多邊形金屬線（222）；所述L形微帶耦合傳輸線（221）呈矩形，遠離多邊形金屬線Ⅰ（222）的矩形邊中間處設有寬邊耦合線；靠近多邊形金屬線Ⅰ（222）的矩形邊與兩條多邊形金屬線Ⅰ（222）的一端連接，且在連接點之間設置有數字控制器件（223），用于控制相位；所述多邊形金屬線Ⅰ（222）的另一端與第一導體連接桿相連，靠近多邊形金屬線Ⅰ（222）的矩形邊的中點處連接有第三導體連接桿。

進一步，所述第一金屬層（2）設置有矩形貼片（211）。

進一步，所述第三金屬層（6）為金屬地（231），用于與電壓源的地相連，同時起到降低發射和接收的能量互耦的作用；所述第三金屬層（6）為第三導體連接桿預留有通孔。